Dimensionamneto e Dispositivo de proteçao

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DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO
DIMENSIONAMENTO
Profa. Andrea R. Karmouche
Engenharia de Produção
Proteção
As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra os efeitos negativos de temperaturas ou solicitações eletromecânicas resultantes de sobrecorrentes a que os condutores vivos possa ser submetidos.
A Norma 5410 considera dois tipos de sobrecorrentes: 
As correntes de sobrecarga
As correntes de curto-circuito 
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Dispositivos de Proteção
São elementos intercalados no circuito com o objetivo de interromper a passagem de corrente elétrica sob condições anormais, como curto-circuitos ou sobrecargas. Os dispositivos de proteção mais comuns são: 
Fusiveis, disjuntor termomagnetico, DR, relé de sobrecarga, relé de tempo, relé de mínima e máxima, etc. 
DISJUNTOR
O disjuntor é um dispositivo eletromecânico que, além de executar a mesma função do fusível, age como dispositivo de manobra e proteger os condutores contra correntes de curto-circuito e sobrecarga. Nessas condições, pode substituir as chaves com fusíveis, protegendo e desligando circuitos.
Seu funcionamento pode ser térmico, magnético ou uma combinação de ambos, dependendo do tipo. 
DISJUNTORES
Esta proteção baseia-se no princípio da dilatação de duas lâminas de metais distintos, portanto, com coeficientes de dilatação diferentes. Uma pequena sobrecarga faz o sistema de lâminas deformar-se (efeito térmico - efeito Joule) sob o calor desligando o circuito. 
DISJUNTOR
Disjuntores
Partes Internas de um Disjuntor
Atuator - utilizada para desligar ou resetar manualmente o disjuntor. Também indica o estado do disjuntor (Ligado/Desligado ou desarmado). A maioria dos disjuntores são projetados de forma que o disjuntor desarme mesmo que o atuador seja segurado ou travado na posição "liga".
Mecanismo atuador - Junta ou separa o sistema da rede elétrica.
Contatos - Permitem que a corrente flua quando o disjuntor está ligado e seja interrompida quando desligado.
Terminais
Trip bimetálico
Parafuso calibrador - permite que o fabricante ajuste precisamente a corrente apos a montangem.
Solenóide
Extintor de arco
Disjuntor
CURVAS CARACTERISTICAS
A norma de proteção estabelece que os disjuntores de curva B devem atuar para correntes de curto-circuito entre três e cinco vezes a corrente nominal. Enquanto isso, os de curva C atuam entre cinco e dez vezes a corrente nominal e, por fim, os disjuntores de curva D devem responder para correntes entre dez e vinte vezes a corrente nominal.
CURVAS CARACTERÍSTICAS
Os disjuntores de curva B são indicados para cargas resistivas com pequena corrente de partida, como é o caso de aquecedores elétricos, fornos elétricos e lâmpadas incandescentes. 
Já os de curva C são indicados para cargas de média corrente de partida, como motores elétricos, microondas, ar condicionados, lâmpadas fluorescentes e máquinas de lavar roupas. 
Por fim, os disjuntores de curva D são indicados para cargas com grande corrente de partida, a exemplo de transformadores BT/BT (baixa tensão), grandes motores.
Curvas Características
Dimensionamento
Ip ≤ In ≤Iz 
onde:
Ip - corrente de projeto do circuito
In – Corrente nominal do dispositivo de proteção
Iz – Capacidade de condução de corrente do condutor
Disjuntor Bolt-on
Disjuntor DIN
Disjuntor DR
O Interruptor Diferencial tem como função principal proteger as pessoas ou o patrimônio contra faltas à terra: • Evitando choques elétricos (proteção às pessoas) 
 Evitando Incêndios (proteção ao patrimônio)
O DR não substitui um disjuntor, pois ele não protege contra sobrecargas e curto-circuitos. Exigido o uso pela Norma Brasileira de Instalações Elétricas NBR 5410 desde 1997. 
Onde é utilizado?
Tomadas de corrente em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e, no geral, a todo local interno molhado em uso normal ou sujeito a lavagens 
Tomadas de corrente em áreas externas 
Tomadas de corrente que, embora instaladas em áreas internas, possam alimentar equipamentos de uso em áreas externas 
Pontos situados em locais contendo banheira ou chuveiro 
Sensibilidade – Disjuntor DR
A sensibilidade do interruptor varia de 30 a 500mA e deve ser dimensionada com cuidado, pois existem perdas para terra inerentes à própria qualidade da instalação.
• Proteção contra contato direto: 30mA 
Contato direto com partes energizadas pode ocasionar fuga de corrente elétrica, através do corpo humano, para terra.
• Proteção contra contato indireto: 100mA e 300mA 
No caso de uma falta interna em algum equipamento ou falha na isolação, peças de metal podem tornar-se “vivas” (energizadas).
 • Proteção contra incêndio: 500mA
Disjuntor DR
Princípio de Funcionamento 
O DR funciona com um sensor que mede as correntes que entram e saem no circuito (fig.1). As duas são de mesmo valor, porém de direções contrárias em relação à carga. Se chamarmos a corrente que entra na carga de +I e a que sai de - I, logo a soma das correntes é igual a zero (fig. 2). A soma só não será igual a zero se houver corrente fluindo para a terra (fig. 3), como no caso de um choque elétrico. 
Funcionamento do DR
Disjuntor DR
Instalação de DR
Uso obrigatório nos casos:
De acordo com o item 5.1.3.2.2 da norma NBR 5410, o dispositivo DR é obrigatório desde 1997 nos seguintes casos:
1. Em circuitos que sirvam a pontos de utilização situados em locais que contenham chuveiro ou banheira.
2. Em circuitos que alimentam tomadas situadas em áreas externas à edificação.
3. Em circuitos que alimentam tomadas situadas em áreas internas que possam vir a alimentar equipamentos na área externa.
4. Em circuitos que sirvam a pontos de utilização situados em cozinhas, copas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e demais dependências internas normalmente molhadas ou sujeitas a lavagens
FUSÍVEL
Sua operação é baseada na fusão do “elemento fusível”, contido no seu interior. O “elemento fusível” é um condutor de pequena seção transversal, que sofre, devido a sua alta resistência, um aquecimento maior que o dos outros condutores, à passagem da corrente;
Possuem um indicador, que permite verificar se operou ou não; ele é um fio ligado em paralelo com o elemento fusível e que libera uma mola que atua sobre uma plaqueta ou botão, ou mesmo um parafuso, preso na tampa do corpo. 
FUSÍVEL
O “elemento fusível” é um fio ou uma lâmina, geralmente, prata, estanho, chumbo ou liga, colocado no interior de um corpo, em geral de porcelana, hermeticamente fechado. 
FUSÍVEL
O elemento fusível pode ter diversas formas. Em função da corrente nominal do fusível, ele compõe-se de um ou mais fios ou lâminas em paralelo, com trecho(s) de seção reduzida. Nele existe ainda um ponto de solda, cuja temperatura de fusão é bem menor que a do elemento e que atua por sobrecargas de longa duração.
CLASSIFICAÇÃO DOS FUSÍVEIS
Os fusíveis podem ser classificados de acordo com diversos critérios. Destes critérios os mais usados são: a) Tensão de alimentação: alta tensão ou baixa tensão; b) Características de interrupção: ultra-rápidos ou retardados. Os fusíveis usados na proteção de circuitos de motores são da classe funcional (gL), indicando que são fusíveis com função de “proteção geral”. A característica de interrupção destes fusíveis é de efeito retardado (gG), pois os motores (cargas indutivas) no instante de partida, solicitam uma corrente diversas vezes superior à nominal e que deve ser “tolerada”.
CLASSIFICAÇÃO DOS FUSÍVEIS
Caso fossem utilizados fusíveis com características de interrupção “ultra-rápida” estes fundiriam (queimariam), em função da corrente de partida do motor, o que não estaria de acordo com a função do fusível, pois a corrente de partida não representa nenhuma condição anormal. c) Forma construtiva dos Fusíveis retardados: Classificam-se basicamente em fusíveis tipo “D” e do tipo “NH”. 
FUSÍVEIS TIPO "D e NH"
Os fusíveis do tipo “D” (Diametral ou Diazed) são recomendados
para uso tanto residencial quanto industrial. São produzidos para correntes normalizadas de 2 a 63A, capacidade de ruptura de 50kA e tensão máxima de 500V.
Os fusíveis do tipo “NH” (alta capacidade, baixa tensão) são recomendados para uso industrial e devem ser manuseados apenas por pessoal qualificado. São fabricados para correntes normalizadas de 4 a 630A, capacidade de ruptura de 120kA e tensão máxima de 500V.
FUSÍVEIS TIPO "D e NH"
DIMENSIONAMENTO
Tabelas de Disjuntores